JP6638916B2 - プラズマ照射装置用ハンドピース - Google Patents

Description

本発明は、プラズマ照射装置用ハンドピースに関し、詳しくは、歯科治療患部または患蓄の患部等にプラズマ照射するためのプラズマ照射装置用ハンドピースに関するものである。

患者または患蓄の歯科治療患部を殺菌して、患部の拡大を防止しようとする技術として、例えば、特許文献１に開示された技術や特許文献２に開示された技術が知られている。

特許文献１には、歯科治療を行う流体放出系を備えたシリンジに、大気圧下で絶縁破壊電圧が低い希ガスを流した希ガス管路の外周上の電極間に、低周波高圧電源から低周波高電圧を印加して放電を行うことによりプラズマジェットを生成し、希ガス管路の先端からプラズマジェットを照射して、治療患部の濡れ性改善や治療部位の滅菌を行う技術が開示されている。

ただし、この特許文献１に開示の技術では、希ガスを準備しなければならず、また、低周波高電圧を使用するため発生したプラズマが熱くなってしまう。さらに、プラズマ照射手段が、歯科治療を行うインスツルメントと一体的に設けられているため、プラズマを照射し滅菌したい箇所に的確にプラズマを照射できないことがある。

この点を鑑み、特許文献２には、エアーを送風するエアー送風源と、高電圧のパルスを発生するパルス電源とを設け、送風源からハンドピース本体内にエアーを送風し、ハンドピース本体内において、パルス電源を用いてプラズマを発生することとし、ハンドピース本体の先端に、滅菌したい箇所の状況に応じた形状のプラズマ照射口を有するプラズマ照射管を交換可能に取り付けることが開示されている。
このようなプラズマ照射装置は、歯科治療だけでなく、患蓄の腹部の患部等に対しても利用されてきている。

国際公開第２０１０／００８０６２号 特開２０１３−１２８６８１号公報

しかし、特許文献２に開示の技術では、放電用の電気的配線のために円筒状の絶縁管をハンドピース本体内に設けており、この絶縁管として例えば従来は剛性の高いＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）材が用いられていたため曲げることができない。したがって、種々の形状を有するプラズマ照射管の照射口近傍に放電部を設けることはできず、放電部の位置はハンドピース本体内となるため、放電部から発生したプラズマが照射口に届くまでの距離、すなわち患部に届くまでの距離が長くなり、効果が弱くなることがある。

ハンドピース本体部からプラズマ照射管までを全てストレート形状にすれば、ＰＥＥＫ材で形成された絶縁管を利用する形態であっても、プラズマ照射管の照射口近傍に放電部を設けることができるが、ストレート形状は、使用上患部にアプローチしづらい場合がある。例えば、口腔内にプラズマを照射する場合や、診察台の上にいる患蓄の腹部にプラズマを照射する場合などに、ストレート形状だと操作性が悪い。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、プラズマによる滅菌等の効果が大きく操作性が高いプラズマ照射装置用ハンドピースを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の第１の技術手段は、筐体と、エアーが通過する孔が設けられた第１の電極と、前記筐体の長手方向に延在し、先端が前記孔に対向し前記第１の電極との間で放電ができるように配設された第２の電極と、前記筐体の長手方向に延在し、前記第１の電極を前記第２の電極と異なる電位に接続する電気接続部材と、該電気接続部材と前記第２の電極とを電気的に絶縁する絶縁部材と、を有し、前記放電により発生したプラズマを前記第１の電極の前記孔を介して前記筐体の先端から照射するプラズマ照射装置用ハンドピースであって、前記筐体は、折り曲げ形状を有する折り曲げ部を有し、前記絶縁部材が、前記第２の電極を挿通するとともに前記エアーが通過する挿通孔を有する碍子と、該碍子を前記筐体の内部で支持する碍子支持部材と、一端が術者の把持する本体の電気コネクタに取り付けられ他端が前記碍子支持部材に取り付けられた絶縁チューブから構成され、該絶縁チューブが、屈曲性を有し、前記折り曲げ部に沿って延在し、前記第１の電極と前記第２の電極との放電位置が、前記折り曲げ部より先端側に設けられていることを特徴としたものである。

本発明の第２の技術手段は、第１の技術手段において、前記筐体が、前記本体の先端に、該本体の外径の半分以下の外径を有するノズルが取り付けられていることを特徴としたものである。

本発明の第３の技術手段は、第１の技術手段または第２の技術手段において、前記絶縁チューブが、シリコン樹脂、ポリイミド樹脂及び／またはフッ素樹脂から形成されていることを特徴としたものである。

本発明によれば、プラズマによる滅菌等の効果が大きく操作性が高いプラズマ照射装置用ハンドピースを提供することができる。

本発明に係るプラズマ照射装置の一例を説明するための図である。 図１のプラズマ照射装置の装置本体部とハンドピースの関係を説明するための図である。 図２のハンドピースの構造例を説明するための断面図である。 ハンドピースの他の例を説明するための図である。

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明する。以下の説明において、異なる図面においても同じ符号を付した構成は同種のものであるとして、その説明を省略する場合がある。

図１は、本発明に係るプラズマ照射装置の一例を説明するための図であり、図２は、プラズマ照射装置の装置本体部とハンドピースの関係を説明するための図である。
プラズマ照射装置は、図１に示すように、装置本体部１と、該本体部１の後述の送風源１ａからのエアーが送風され後述の電圧源１ｂからのパルス電圧が供給される１対のリード線（図示せず）が設けられているホース２と、該ホース２の先端に接続され内部で発生したプラズマを先端のプラズマ照射口３ａから照射するハンドピース３と、を備える。さらに、プラズマ照射装置は、送風源１ａ、電圧源１ｂ等を制御するための無線式のフットスイッチ４を備える。

装置本体部１は、図２に示すように、送風源１ａと電圧源１ｂとを有する。
送風源１ａは、例えばエアーコンプレッサを内蔵し、該エアーコンプレッサにて大気（エアー）を圧縮してホース２内を通してハンドピース３に送り、プラズマ照射口３ａから放出する。エアーコンプレッサに代えてエアーポンプを用いてもよい。

電圧源１ｂは、パルス電圧を供給するもので、例えばＡＣ１００Ｖの商用電源より高電圧のパルス電圧を作り、このパルス高電圧をホース２内に配設されたリード線を通してハンドピース３に送り、後述するように、ハンドピース３のプラズマ照射口３ａの近傍において放電させ、エアー中の酸素及び水蒸気を電離してプラズマを発生させている。発生したプラズマは、プラズマ照射口３ａから放出される。

ハンドピース３は、折り曲げ形状を有する折り曲げ部３ｂを有する。そのため、口腔内や、診察台の上にいる患蓄の腹部にプラズマを容易に照射することができる。また、以下に説明するように、ハンドピース３において、折り曲げ部３ｂよりプラズマ照射口３ａ側の位置すなわち先端側の位置にプラズマ発生部が形成されている。したがって、プラズマ発生部からプラズマ照射口までの距離が短いので、高いプラズマによる効果、例えば殺菌効果などを得ることができる。

図３は、ハンドピース３の構造例を説明するための断面図であり、図３（Ａ）はハンドピース３の先端側部分の断面を示し、図３（Ｂ）は、先端側部分の断面であって、金属管、連結部材、第１の電極、先端ケース等を外した状態の断面図である。

ハンドピース３は、図３（Ａ）に示すように、術者に把持される本体ケース３１ａと該本体ケース３１ａの先端に取り付けられた先端ケース３１ｂとを含む筐体３１を有する。本体ケース３１ａと先端ケース３１ｂは例えば樹脂性である。先端ケース３１ｂの先端には、プラズマ照射口３ａが設けられている。なお、本体ケース３１ａの外径は例えば２０ｍｍである。
また、ハンドピース３は、筐体３１内に、第１の電極３２、第２の電極３３、連結部材３４、金属管３５、絶縁チューブ３６、碍子３７、碍子支持部材３８を有する。

第１の電極３２と第２の電極３３は、これらの間に放電を発生させるためのものであり、第１の電極３２は、ホース２（図２参照）内に配設された２本のリード線のうち接地電位とされるリード線に連結部材３４及び金属管３５を介して電気的に接続され、第２の電極３３は他方のリード線に電気的に接続される。

第１の電極３２は、円筒状の連結部材３４の先端を塞ぐような形状を有し、連結部材３４の先端に固定されている。第１の電極３２はハンドピース３の先端に設けられているプラズマ照射口３ａの近傍に位置し、例えばステンレス鋼から成る。また、第１の電極３２は、エアーが通過する孔３２ａを有する。ハンドピース３におけるエアーの送風経路については後述する。

第２の電極３３は、ワイヤ形状を有し、筐体３１の長手方向に延在し、連結部材３４と金属管３５内に配設されており、一端が第１の電極３２の孔３２ａと対向する位置に配設され、他端が電気コネクタ４０に固定されている。第２の電極３３は、例えば直径０．２ｍｍのタングステン線からなる。第２の電極３３が固定される電気コネクタ４０は、ホース２（図２参照）内に配設されたリード線のうちの一方に電気的に接続されている。

連結部材３４と金属管３５は、筐体３１の長手方向に延在し、第１の電極３２を第２の電極３３と異なる電位である接地電位に電気接続する電気接続部材であって、ハンドピース３内に送風されたエアーに対するダクトとしても機能する。これら連結部材３４と金属管３５は、円筒形状を有し、例えばステンレス鋼から成る。
連結部材３４は、第１の電極３２と金属管３５とを物理的に連結するとともに電気的に接続するものであり、金属管３５に対して角度を持って取り付けられ、金属管３５との接続側と反対側に第１の電極３２が取り付けられる。

絶縁チューブ３６、碍子３７及び碍子支持部材３８は、第１の電極３２、連結部材３４及び金属管３５と第２の電極３３とを電気的に絶縁するものである。
絶縁チューブ３６は、第２の電極３３の根元側を覆うように筒状に形成され、一端が電気コネクタ４０に取り付けられ、他端に碍子支持部材３８が取り付けられる。この絶縁チューブ３６は、屈曲性を有し、例えば、シリコン樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂から形成される。絶縁チューブ３６は、連結部材３４等が取り付けられていない状態では図３（Ｂ）に示すように直線形状を有しているが、上述のように屈曲性を有しているため、連結部材３４等が取り付けられ、筐体３１が折り曲げ形状を有することになった場合、その折り曲げ形状に沿って折り曲げられることができる。

図３（Ａ）の説明に戻る。碍子３７は、第１の電極３２等と第２の電極３３の先端とを電気的に絶縁するためのものであり、第２の電極３３の先端が挿通される挿通孔３７ａを有する。挿通孔３７ａの内径は、エアーが通り抜けられるよう第２の電極３３の外径より大きく形成されている。碍子３７は例えばセラミック製である。
碍子支持部材３８は、碍子３７を絶縁チューブ３６の先端において支持するためのものであり、絶縁チューブ３６の先端に挿入される凸部３８ａを一端に有し、碍子３７が固定される凹所３８ｂを他端に有する。また、凸部３８ａは、その内部に凹所３８ｂに連通する連通孔３８ｃを有するとともに、連通孔３８ｃにエアーを送風するための側孔３８ｄが側壁に設けられている。第２の電極３３は、連通孔３８ｃに挿通された後に凹所３８ｂ内の碍子３７に挿通される。

以上のハンドピース３において、筐体３１内部に送風されたエアーは、金属管３５の内壁と絶縁チューブ３６の外壁との間を通り、連結部材３４と絶縁チューブ３６の外壁との間を通り、碍子支持部材３８の側孔３８ｄ及び連通孔３８ｃを通り、碍子３７の挿通孔３７ａを通り、第１の電極３２の孔３２ａ及びプラズマ照射口３ａを介して放出される。

また、電圧源１ｂ（図２参照）によって、例えばＡＣ１００Ｖの商用電源から高電圧の高周波パルス電圧を発生させ、この高周波パルス電圧を間欠的（周期的）に第１の電極３２と第２の電極３３の先端間に印加することにより、ハンドピース３では低温プラズマが発生する。つまり、ハンドピース３では、第１の電極の孔３２ａの周縁部と第２の電極３３とがプラズマ発生部となる。ハンドピース３において、このプラズマ発生部は該ハンドピースの先端付近に位置する。なお、発生した低温プラズマは、上述のようにハンドピース３内を送風されるエアーによりプラズマ照射口３ａから放出される。低温プラズマは、非平衡プラズマとして中性ラジカルの強い化学的反応性によって、殺菌などに用いることができる。

上述のように、ハンドピース３は、絶縁チューブ３６に屈曲性を有するものを用いているため、筐体３１を折り曲げ部３ｂを有する形態であっても、ハンドピース３の先端であってプラズマ照射口３ａの近傍にプラズマ発生部を設けることができる。

図４は、本発明のハンドピースの他の例を説明するための図である。図４（Ａ）は、ハンドピースの外観を示し、図４（Ｂ）は図４（Ａ）の先端部分を拡大して示している。
図３のハンドピース３は、術者に把持される本体ケース３１ａと該本体ケース３１ａの先端に取り付けられた部分の外径は略同一であった。それに対し、図４（Ａ）のハンドピース３´は外径が本体ケース３１ａの外径の半分以下であるノズル５０が本体ケース３１ａの先端に設けられており、該ノズル５０が折り曲げ形状を有する。

ハンドピース３´においても、図４（Ｂ）に示すように、第１の電極３２が、予め曲げられたチューブ状の電気接続部材５１を介して、第２の電極３３とは異なる電位に電気接続されており、第１の電極３２と第２の電極３３とは絶縁チューブ３６´により電気的に絶縁されている。また、絶縁チューブ３６´は、図３の絶縁チューブ３６に比べて外径が小さいが屈曲性を有する。したがって、ハンドピース３´は、図３のハンドピース３と同様に、折り曲げ形状を有しているにも関わらず、ノズル５０の先端のプラズマ照射口３ａの近傍で第１の電極３２と第２の電極３３を放電することができるので効果の大きいプラズマを照射することができる。また、ハンドピース３´は、細いノズル５０を採用しているため、狭い場所でも利用することができる。

１…装置本体部、１ａ…送風源、１ｂ…電圧源、２…ホース、３…ハンドピース、３ａ…プラズマ照射口、３ｂ…折り曲げ部、４…フットスイッチ、３１…筐体、３１ａ…本体ケース、３１ｂ…先端ケース、３２…第１の電極、３２ａ…孔、３３…第２の電極、３４…連結部材、３５…金属管、３６…絶縁チューブ、３７…碍子、３７ａ…挿通孔、３８…碍子支持部材、３８ａ…凸部、３８ｂ…凹所、３８ｃ…連通孔、３８ｄ…側孔、４０…電気コネクタ、５０…ノズル、５１…電気接続部材。

Claims (3)

1. 筐体と、
   エアーが通過する孔が設けられた第１の電極と、
   前記筐体の長手方向に延在し、先端が前記孔に対向し前記第１の電極との間で放電ができるように配設された第２の電極と、
   前記筐体の長手方向に延在し、前記第１の電極を前記第２の電極と異なる電位に接続する電気接続部材と、
   該電気接続部材と前記第２の電極とを電気的に絶縁する絶縁部材と、を有し、前記放電により発生したプラズマを前記第１の電極の前記孔を介して前記筐体の先端から照射するプラズマ照射装置用ハンドピースであって、
   前記筐体が、折り曲げ形状を有する折り曲げ部を有し、
   前記絶縁部材が、前記第２の電極を挿通するとともに前記エアーが通過する挿通孔を有する碍子と、該碍子を前記筐体の内部で支持する碍子支持部材と、一端が術者の把持する本体の電気コネクタに取り付けられ他端が前記碍子支持部材に取り付けられた絶縁チューブから構成され、
   該絶縁チューブが、屈曲性を有し、前記折り曲げ部に沿って延在し、
   前記第１の電極と前記第２の電極との放電位置が、前記折り曲げ部より先端側に設けられていることを特徴とするプラズマ照射装置用ハンドピース。
2. 前記筐体が、前記本体の先端に、該本体の外径の半分以下の外径を有するノズルが取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ照射装置用ハンドピース。
3. 前記絶縁チューブが、シリコン樹脂、ポリイミド樹脂及び／またはフッ素樹脂から形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のプラズマ照射装置用ハンドピース。

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